法兰螺栓拉力扭矩计算
主要螺栓力矩计算公式
主要螺栓力矩计算公式螺栓是机械设备中常见的连接元件，其承受着连接件之间的拉伸力和剪切力。
在工程设计中，螺栓的力矩计算是非常重要的一环，它直接影响到连接件的安全性和可靠性。
本文将介绍主要螺栓力矩计算公式及其应用。
一、螺栓力矩的定义。
螺栓力矩是指螺栓连接时所受的扭矩，它是由于螺栓受到的拉力而产生的。
在螺栓连接中，力矩的大小直接影响到螺栓的紧固效果和连接件的安全性。
因此，正确计算螺栓力矩是非常重要的。
二、螺栓力矩的计算公式。
1. 拉力法。
根据拉力法，螺栓的力矩可以通过螺栓受力的拉力和力臂的乘积来计算。
其公式为：M = F r。
其中，M为螺栓的力矩，单位为牛顿米（N·m）；F为螺栓受力的拉力，单位为牛顿（N）；r为力臂，单位为米（m）。
2. 弹性法。
根据弹性法，螺栓的力矩可以通过螺栓受力的拉力和螺栓的弹性模量来计算。
其公式为：M = F L / K。
其中，M为螺栓的力矩，单位为牛顿米（N·m）；F为螺栓受力的拉力，单位为牛顿（N）；L为螺栓的长度，单位为米（m）；K为螺栓的弹性模量，单位为牛顿/米（N/m）。
三、螺栓力矩计算的应用。
螺栓力矩的计算在工程设计中具有广泛的应用。
首先，它可以用于确定螺栓的紧固力，从而保证连接件之间的紧密连接。
其次，它可以用于确定螺栓的尺寸和材料，从而满足连接件的强度和刚度要求。
此外，螺栓力矩的计算还可以用于评估连接件的安全性和可靠性，从而保证设备的正常运行。
四、螺栓力矩计算的注意事项。
在进行螺栓力矩计算时，需要注意以下几点。
首先，要充分考虑螺栓受力的复杂性，包括拉力和剪切力的作用。
其次，要充分考虑螺栓的预紧力和松动力的影响，从而准确计算螺栓的力矩。
此外，要充分考虑螺栓的疲劳和蠕变特性，从而保证螺栓连接的可靠性和安全性。
总之，螺栓力矩计算是工程设计中非常重要的一环，它直接关系到连接件的安全性和可靠性。
通过合理的力矩计算，可以保证螺栓连接的紧固效果，满足连接件的强度和刚度要求，保证设备的正常运行。
法兰螺栓计算范文
法兰螺栓计算范文法兰螺栓是一种常用的连接元素，广泛应用于工程领域。
在进行法兰螺栓计算时，需要考虑螺栓的强度和刚度等因素。
下面就法兰螺栓计算的相关内容详细介绍。
一、法兰螺栓的应力分析法兰螺栓在使用过程中主要受到两种应力的作用：轴向拉应力和剪应力。
轴向拉应力是指螺栓在工作状态下所受到的轴向拉力，而剪应力是指螺栓所受到的切应力。
1.轴向拉应力轴向拉应力是法兰螺栓最为重要的应力分量，它直接关系到螺栓的强度。
轴向拉应力主要通过适当的预紧力来产生，预紧力的大小决定了轴向拉应力的大小。
法兰螺栓的轴向拉应力计算公式如下：σ=(Fp×K)/(A×n)其中，σ表示轴向拉应力，Fp表示预紧力，K为螺栓的系数（取值为0.2~0.3之间），A表示螺栓的横截面积，n表示法兰螺栓的数量。
2.剪应力剪应力主要通过法兰螺栓在工作过程中所承受的转矩产生。
剪应力的大小对于螺栓的选择和计算也具有重要的影响。
法兰螺栓的剪应力计算公式如下：τ=M/(D×A×n)其中，τ表示剪应力，M表示转矩，D表示螺栓的直径，A表示螺栓的截面积，n表示法兰螺栓的数量。
二、法兰螺栓的强度分析法兰螺栓的强度分析主要取决于材料的强度和其几何形状。
通常情况下，法兰螺栓的材料是根据工作条件和要求进行选择的。
1.材料选择法兰螺栓的材料应具有足够的强度和韧性，常见的材料有碳钢、不锈钢和合金钢等。
在选择材料时需要考虑螺栓所承受的工作条件，如有无腐蚀、高温或低温等。
2.螺栓头的设计螺栓头是法兰螺栓的主要部分，其设计可以影响螺栓的强度和刚度等性能。
常见的螺栓头形式有正六角头、外六角头、内六角头和平头等。
3.螺纹的设计螺纹是螺栓的重要组成部分，其设计应满足螺栓的连接要求。
通常情况下，法兰螺栓采用螺纹连接，常见的螺纹形式有普通螺纹和大六角螺纹等。
三、法兰螺栓的计算步骤进行法兰螺栓计算时需要经过以下步骤：1.确定预紧力根据工程要求和实际情况确定法兰螺栓的预紧力，预紧力会直接影响螺栓的轴向拉应力。
法兰螺栓紧固力矩
径。
d) 确定操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力，其数值按正式计算：
F
=
π 4
DGG2 P
(2.0.1-1)
式中 F-操作状态下内压力引起的螺栓总轴向力,N;
P-设 计 压 力 ,MPa。
e) 确定操作状态下需要的最小垫片压紧力，其数值按下式计算：
FP=2π DGbmP 式 中 FP-操 作 状 态 下 需 要 的 最 小 垫 片 压 紧 力 ,N;
(2.0.1-6)
[σ ]tb -设 计 温 度 下 螺 栓 材 料 的 许 用 应 力 ， MPa； 螺 栓 材 料 的 许 用 应 力 数 值 可 参 照
GB150-89第 2章 的 表 2-7。
3) 需要的螺栓总面积Am取Aa与AP之间的最大值。
4) 确定预紧状态下的螺栓设计总荷载，其数值按正式计算：
N
N
2
2
ω +δ1 2
⎜⎛ ω + N 最大⎟⎞
⎝4
⎠
ω +δ1 2
⎜⎛ ω + N 最大⎟⎞
⎝4
⎠
ω +N 4
N 4
3N 8
N 4
ω 8
ω + 3N 8
3N 8
7N 16
3N 8
垫 片 有 效 密 封 宽 度 b按 以 下 规 定 计 算 :
c) 径。
当b0≤6.4mm时，b= b0,mm
当 b0>6.4mm时 ， b=2.53 b0 ,mm。
目
次
1 总则
2 法兰螺栓紧固力矩的计算方法
3 法兰螺栓紧固力矩的计算实例
4 常用的法兰螺栓紧固力矩
1 总则
1.0.1 本标准规定了法兰螺栓紧固力矩的计算方法。法兰螺栓紧固力矩是指为避免操作 状态下法兰泄漏，在法兰安装时扭紧螺栓所需的扭力矩。该扭力矩在避免法兰泄漏的同时, 不致造成垫片损坏、法兰永久变形和螺栓屈服。 1.0.2 本标准适用于设计压力不大于35MPa、钢材的使用温度在允许范围之内的情况。 1.0.3 本标准考虑了流体静压力及垫片压紧力的作用，未考虑外力、外力矩的作用。 1.0.4 引用标准
中法兰螺栓强度计算
中法兰螺栓强度计算
螺栓的强度计算一般包括以下几个步骤：
1.确定螺栓材料的强度指标：螺栓的强度指标是指螺栓材料允许承受
的最大应力。
螺栓的强度指标一般根据材料的抗拉强度和屈服强度来确定。
2.确定螺栓的级别：螺栓的级别是指螺栓的强度等级。
螺栓的级别一
般根据螺纹的类型、直径、材料等来确定。
常见的螺栓级别有 4.6、8.8、10.9等。
3.计算螺栓的扭矩：螺栓的扭矩是施加在螺栓上的力矩，通常用
N·m（牛顿米）为单位。
螺栓的扭矩一般通过实际的安装操作或者使用扭
矩扳手进行测量。
4.计算螺栓的拉力：螺栓的拉力是螺栓扭矩产生的力。
根据材料力学
性能以及螺纹间距来计算。
螺栓的拉力直接关系到螺栓与连接件之间的摩
擦力，进而影响连接的可靠性。
5.检查螺栓的强度：根据螺栓的级别、扭矩、拉力以及连接件的工作
条件，来判断螺栓是否满足强度要求。
一般情况下，螺栓的拉力不能超过
其抗拉强度的90%，以确保连接的可靠性。
以上是一般的中法兰螺栓强度计算的基本步骤。
需要注意的是，计算
螺栓的强度还需要考虑一些其他因素，如摩擦系数、松动因素、腐蚀因素等。
因此，在实际应用中，建议根据具体的工作情况及要求来进行螺栓强
度计算。
SESA 0301-2001 管道法兰螺栓紧固力矩
附录 B。
SESA 0301-2001 附录 A 法兰螺栓紧固力矩的计算实例
第 8 页 共 18 页
A1 计算实例一
A1.1 已知数据
A1.1.1 法兰等级 PN42.0 MPa，公称直径 DN200，设计温度 450 ℃，螺栓材料
25Cr2MoVA。
A1.1.2 垫片为圆环垫，垫片材料为 TP316，垫片宽度ω为 22.224 mm；垫片接触
2 计算方法
SESA 0301-2001
第 2 页 共 18 页
2.1 一般要求
2.1.1 本标准考虑了流体静压力及垫片压紧力的作用，未考虑外力、外力矩的作用。
2.1.2 法兰螺栓紧固力矩是指为避免操作状态下法兰泄漏，在法兰安装时扭紧螺栓所
需的扭力矩。该扭力矩在避免法兰泄漏的同时, 不致造成垫片损坏、法兰永久变形和
F＝
π 4
×
DG2
×
P
＝ 3.14 ×279.42×20 4
＝1.2262×106 （N）
A1.2.5 计算操作状态下需要的最小垫片压紧力 FP： 由表 2.2.5 可知，不锈钢圆环垫的垫片系数 m 为 6.5；由式（2.2.5）中计算得到
操作状态下需要的最小垫片压紧力 FP： FP＝2π×DG×b×m×P ＝2×3.14×279.4×2.778×6.5×20
由表 2.2.5 可知，不锈钢圆环垫的垫片比压力 y 为 179.3；由式（2.2.7）计算预
紧状态下需要的最小螺栓总荷载 Wa 为：
Wa＝π×DG×b×y
＝3.14×279.4×2.778×179.3
＝4.372×105 （N）
A1.2.8 计算预紧状态下的螺栓设计总荷载 Wy：
a) 按式（2.2.8-1）计算预紧状态下需要的最小螺栓总面积 Aa：
浅谈石油化工管道法兰安装管理及螺栓扭矩计算
228随着石油工业的迅速发展，石油化工厂站建设中可拆卸式设计广泛应用，大量使用螺栓连接应用到工程建设中。
在传统的工艺法兰紧固中，由于没有理论的螺栓紧固力矩，作业人员随意紧固，致使法兰变形、垫片损坏、螺栓滑丝，以及密封压力不够造成泄露等。
法兰紧固扭矩值的选择和紧固方式成为石油化工管道法兰安装质量的关键环节。
1 法兰装配检查使用适当的刮板或钢丝轮/钢丝刷清洁法兰表面，对法兰进行检验和检查，视觉上有无翘曲和损坏，法兰密封面没有机器损伤、径向刀痕、划痕、腐蚀产物、点蚀、刮痕等。
轻微损伤（如划痕、凹坑等）不得延伸整个垫片定位面积径向宽度的50％以上。
检查垫片是否与法兰匹配，垫片密封元件是否有损伤、松散等。
检查螺栓规格型号是否与法兰匹配，选择合适的螺栓润滑脂，并润滑螺柱两端以及螺母和轴承表面之间的螺纹。
2 法兰组装进行管道法兰对中检查，检查法兰的同心度、平行度、法兰面间距以及螺栓孔位置，确保紧固过程能使法兰密封面最大程度地接触，让法兰垫片各个部分所承受载荷尽可能均匀，减少螺母和法兰之间的摩擦力。
3 常用螺栓扭矩值计算方法目前国内石油天然气行业工艺管道施工标准中没有法兰紧固力矩的计算方法，螺栓扭矩值计算主要参考了GB50205、GB150中的计算方法。
其主要计算公式如下：Tc=K·P c ·d（1）式中：Tc为终拧扭矩值，Nm；P c 为施工预拉力值标准值，KN；d为螺栓公称直径，mm；K为扭矩系数。
（2）式中：T为螺栓所需紧固力矩，Nm；K为扭矩系数；W为螺栓设计总荷载，N；d为螺栓公称直径，mm；n为螺栓数量。
其中，W根据GB150.3第7节进行计算。
1）操作状态下螺栓设计总荷载：W=0.785D G 2P c +6.28D G bmP c ；2）预紧力状态下螺栓设计总荷载：式中：D G 为垫片压紧力作用中心圆直径，mm；P c 为设计压力，MPa；b为垫片有效密封宽度，mm；m为垫片系数；p为垫片有效密封宽度，mm；A m 为需要的螺栓总面积，mm 2（取在预紧力状态和操作状态下需要的最小螺栓总面积的最大值）；A b 为实际螺栓总面积，mm 2（式中须A b ≥A m ）；[σ]b 为常温下螺栓材料许用应力，MPa。
法兰连接螺栓载荷及安装需用扭矩计算
19249.55503
法兰的设计螺栓载荷W (N) 螺栓安装需用扭矩计算-方法1
6820540.636
螺母系数K
0.2
单个螺栓设计载荷F (N) 需用扭矩T (N.m) 螺栓安装需用扭矩计算-方法2 螺母或螺栓头部支承面的平均直径dn (mm) 螺纹中径d2 (mm) 螺母或螺栓头部与法兰或垫片之间的摩擦系数fn 螺母和螺纹之间的摩擦系数f2 螺纹的半角α (°) 螺纹的导角的正切值tanλ 导程L (mm) 需用扭矩T (N.m)
选择螺栓尺寸
螺纹根部直径处或无螺纹部分最小直径处横截面积，可查相关手册 或按等于0.7854*(D-0.9743PB)^2
参见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2，除了图2-4 sketch(1)的注释 外，当b0小于等于6mm时，G等于垫片接触面平均直径；当b0大于 6mm时，G等于垫片接触面外径-2b
见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2
见ASME VIII-1， TABLE 2-5.2 如果b0小于等于6，则等于b0，如果b0大于6，等于2.5*b0^0.5 参考ASME VIII-1， TABLE 2-5.2 见ASME VIII-1， TABLE 2-5.1 [2-5（c) note1] 见ASME VIII-1， TABLE 2-5.1 [2-5（c) note1] 0.785G2P 2b*3.14GmP H+HP 3.14Gby Wm1/Sb Wm2/Sa Max（Am1，Am2） Wm1 （Am+Ab）*Sa/2
341027.0318 2598.625982
49.215 36.0378375 0.16 0.16 30 0.028043688 3.175 2657.118769
法兰管理扭矩计算 flange management torque
3/4" 3/4" 7/8" 1" 7/8" 7/8" 1-1/8" 1-1/8" 1-3/8" 1-1/2" 1-5/8" 2-1/2"
工艺法兰螺栓的扭矩(Nm)
106.1 106.1 183.57 273.86 202.29 230.59 430.95 461.57 820.71 1129.49 1449.5 4870.67
法兰尺寸 1/2” 3/4” 1” 1-1/2” 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 24” 螺栓尺寸 1/2" 5/8" 5/8" 3/4" 5/8" 3/4" 3/4" 3/4" 7/8" 1" 1-1/8" 1-1/8" 1-1/4" 1-1/2" 工艺法兰螺栓的扭矩(Nm) 38.91 59.6 65.11 129.49 66.54 131.09 147.35 150.72 253.77 320.13 450.2 437.13 593.41 1055.25 有效压力（磅）
有效压力（磅）
9.97 9.97 17.26 25.74 19.02 21.68 40.51 43.39 77.15 106.17 136.25 457.84
备注
41mm 36mm
46mm
表5：:1500# 凹槽法兰, A105N/A350 LF6, RTJ, WN 螺栓材质Bolt Material: A193 B7M 钢环八角垫片:1500#, RTJ, TYPE(SOFT IRON/ TYPE316)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
法兰螺栓拉力扭矩计算
1 先说载荷和力矩的换算，力矩扳手制造商有着对应表可以查，从理论力学教科书上也有公式，公式中一个系数是一个范围，需要根据实际情况来确定
2. 做过实验，对螺栓帖上应力片来验证载荷的变化，结论是：系数在推荐的范围内，但变化比较大。
这与螺栓螺纹加工精度、润滑程度、螺母表面与法兰表面的光洁度、螺母与螺栓啮合的匹配状态等有着紧密的联系。
3 因此从理论计算和实际结果是有着大的差别的。
4 当然，采用力矩扳手比传统方法还是进了一大步。
二关于螺栓上紧过程相邻螺栓受力变化效应
1 规律：螺栓上紧过程各螺栓受力影响分析无论采用何种垫片，为了保证密封效果均需有相应的密封比压，在螺栓上进过程中，由于螺栓受力是渐紧上升，因此密封比压产生的轴向力不均匀分配在各螺栓中，在紧固某个螺栓时其相邻螺栓的受力将减小
2. 实践例子：在螺栓按照规定的力矩旋紧过程中，对某一个螺栓加载，则其相邻螺栓的载荷立即下降
3 当载荷达到规定值仍因为某种原因再要加载，则加载的动力必须要远超过阻力，我们的试验结果平均在120%以上
4. 比较有效的方法：在旋了数圈后，对相隔螺栓加大载荷（超过理论载荷）进行旋紧，而后对相邻螺栓按照理论载荷旋紧，这样对于一个法兰来说，各螺栓的载荷形成一条相对均匀的载荷曲线。
根据GB150-1998《钢制压力容器》P94中‘9法兰’的规定，求得垫片压紧力，再根据力与力矩的关系，算出每条螺栓的力矩。
高压法兰尺寸为：DN6’PN1500class（缠绕垫片密封），其法兰预紧力具体验算如下：
1、查HG20592~20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》中HG20631-97法兰密封面外径d＝216mm；
2、查HG20631-97中DN6’PN1500class D型缠绕垫片缠绕垫内径D2＝171.5mm，缠绕垫外径D3＝209.6mm，垫片密封宽度N＝19.05mm ，D3＜d。
3、按照GB150-98 P91表9-1中1a垫片基本密封宽度b0＝N/2＝19.05/2＝9.525mm＞6.4mm。
4、按照GB150—98 P94中9.5.1.1垫片有效密封宽度b＝2.53 ＝2.53 ＝7.81mm。
5、按照GB150-98 P94中9.5.1.2垫片压紧力作用中心圆直径DG＝D3-2b＝209.6-2*7.81＝193.98mm。
6、查GB150-98 P93表9-2中缠绕垫片的垫片系数m＝3.00，比压力y＝69MPa。
管线的设计压力为15.85MPa，操作压力为14.4MPa。
7、按照GB150-98 P94中9.5.1.3中预紧状态下需要的最小垫片压紧力FG＝Fa ＝3.14DGby＝3.14*193.98*7.81*69=328236.4N。
8、按照GB150-98 P94中9.5.1.3操作状态下需要的最小垫片压紧力FG＝Fb＝6.28DGbmpc＝6.28*193.98*7.81*3.00*14.4＝411009N。
9、按照力与力矩的关系式N＝0.2Fd，该法兰用紧固件螺栓为M36*3，用紧固件螺栓12对，螺纹实际作用力直径为d＝33。
10、预紧状态下每条螺栓加载扭矩Na＝0.2（FG/12）d＝0.2*（328236.4/12）*（33/1000）＝180N.m。
11、操作状态下每条螺栓加载扭矩Np＝0.2（FG/12）d＝0.2*（411009/12）*（33/1000）＝226N.m
以上是按照GB150的法兰要求算出来的每条螺栓需要加载的力矩，应用到实际工作中，采用力矩扳手完全可以满足要求，不过在实际工作中，力矩扳手按照30％、50％、100％的预紧力矩进行操作。
在100％的预紧力矩作用下，多紧几次，就可以完全解决问题。